ODKSZTAŁCENIA

H

n-

1

h

n

M

0

=





.

H

n-1

h

n

1. Osiadania całkowite

ODKSZTAŁCENIA

H

n-

1

h

n



.

H

M

0

S

=

OBLICZANIE

OSIADAŃ

CAŁKOWITYCH

h

lab

h

layer

„Efekt skali” jest związany z warunkami
drenażu

-

różne sytuacje geologiczne

czynniki podobieństwa

n

n = 2 (Terzaghi)

n 2 (Maslow)

- zmiany przepuszczalności i czasu filtracji

?

h

h

n

layer

lab

layer

lab

h

h

t

t

















2. Konsolidacja
jednoosiowa

mał
a

przepuszczalnoś
ć

Przyjmowana zależność między parametrami

konsolidacji

i

przepuszczalności

rozmiar otworu w fizycznym modelu
analogowym

( źródło wypływu znajduje

się teoretycznie w każdym

punkcie konsolidowanej

warstwy )

div v

 0

Przepływ wody ma

charakter pola

źródłowego

duż
a

w

v

M

k

t

H

T

c



0

2









Współczynnik konsolidacji – zależności
podstawowe

0

M

c

k

w

v







Wyznaczanie współczynnika filtracji – metoda pośrednia

S

k

T dla rozkładu

U

prostokątne

go

paraboliczne

go

[-]

[-]

[-]

0,1

0,08

0,048

0,2

0,031

0,09

0,3

0,071

0,145

0,4

0,126

0,207

0,5

0,197

0,281

0,6

0,287

0,371

0,7

0,403

0,488

0,8

0,567

0,652

0,9

0,848

0,933

0,99

2

2

Wyznaczanie
współczynnika
konsolidacji z badań
IL:

t

H

T

c

v

2





T = f(S

k

)

v

c

H

T

t

2





PROGNOZWANIE PRZEBIEGU OSIADAŃ WARSTWY GRUNTOWEJ

Dane:

długość drogi drenażu H [m]

współczynnik konsolidacji c

v

[m

2

/s]

zamienić na

[m

2

/miesiąc]

S

k

T

dla rozkładu

U

prosto

kątneg

o

parabo

liczneg

o

[-]

[-]

[-]

0,1

0,08

0,048

0,2

0,031

0,09

0,3

0,071

0,145

0,4

0,126

0,207

0,5

0,197

0,281

0,6

0,287

0,371

0,7

0,403

0,488

0,8

0,567

0,652

0,9

0,848

0,933

0,9

9

'2

'2

Dla kolejnych S

k

odczytujemy

T

wyznaczamy po jakim czasie

osiągnięte będzie każde analizowane

S

k

z wzoru

Dobór prędkości badań CL

• Mała prędkość badań CL–

• zbliżone warunki do IL (podobny charakter wykresu

ściśliwości), długi czas badań,

• możliwość brak generacji nadwyżki ciśnienia porowego

koniecznego do obliczenia c

v

• Optymalna prędkość –

• uzyskanie niezbędnej nadwyżki ciśnienia porowego,

• skrócony czas badania,

• wymagana zgodność z modelem teoretycznym

• Zbyt duża prędkość badania –

• niemiarodajność wyników ze względu na zbyt duże ciśnienia

porowe

• nie osiągnięcie fazy ustalonej a wkonsekwencji

niemiarodajność wyników

Różne zalecenia doboru prędkości badań w
nawiązaniu do:
- dystrybucji ciśnienia porowego
- plastyczności gruntu i prędkości odkształcenia i
przepuszczalności gruntu

3. Konsolidacja CL przy

stale rosnącym obciążeniu

u

b

/ = C

CL

Typ gruntu

Źródło

0,5

kaolinity, Ca-
monmorillonity, Massena
clay

Smith & Wahls (1969)

0,05

Boston blue clay
(sztucznie
sedymentowane)

Wissa i in. (1971)

0,1 - 0,15

Bakebol Clay

Sallfors (1975)

0,3 - 0,5

gliny i iły z Zagłębia
Węglowego na Równinie
Missisipi (Kentucky)

Gorman i in. (1978)

znaczne rozbieżności,

regionalne odniesienia,

porównania z badaniami typu IL jak kryterium,

 arbitralny charakter proponowanych zaleceń

Propozycje dopuszczalnych wartości C

CL

w badaniach

konsolidometrycznych różnych gruntów

Plastyczność gruntu jako kryterium prowadzenia badań CL (CG)

Gorman i in. (1978) nawiązując do zależności przedstawianych w monografii Terzaghiego i
Pecka (1967) przeanalizowali związki miedzy wartościami współczynnika konsolidacji, a
cechami reologiczno - plastycznymi środowiska wyrażanymi przez granicę płynności.

 skorelowano wartości c

v

i w

L

 przekształcono odpowiednio na związek miedzy średnią prędkością
odkształcenia w badaniach CG a granicą płynności badanych gruntów.

 zależność ma bardzo rozmyty charakter, można jednak traktować

 wartość w

L

może być przyjmowana jako preselekcyjny parametr dla wyboru

prędkości badania.

Kryterium Gormana:

dla gruntów o w

L

> 60%

badania należy prowadzić z prędkością t rzędu 8

.

10

-5

/s ,

przy granicy płynności niższej można prędkość tę zwiększać
dwukrotnie.

Lee i in.

(1993) kryterium bezwymiarowej prędkości odkształcenia 

 Zaletą powyższego kryterium jest bezpośrednie powiązanie
prędkości badania z wartościami współczynnika konsolidacji, a
zatem z cechami filtracyjnymi gruntu

 Dyskusyjne jest określanie poziomu dopuszczalnych wartości
wskaźnika .

)

1

(

2















T

v

t

c

H

t









Przykłady i aplikacje:

Funkcja:
- prędkości odkształcenia
- umownego czasu
konsolidacji (Dobak,1999)

grunty

zalecane wartości



żródło

warunki

morskie iły z

Singapuru

 < 0,1

(Lee i in. ,

1993)

zgodność z IL

miękkoplastycz

ne estuariowe

iły z Rio de

Janeiro

0,15 <  < 0,28

(Almeida i

in.,1995)

zgodność z CRS

C

CL

od 0,18

do 0,31

 około 0,06

C

CL

około 0,1

zaznaczaja się

efekty

reologiczne

Wartości parametrów C

CL

oraz 

uzyskiwane w badaniach konsolidmetrycznych typu CL

na tle kryteriów dopuszczalnej prędkości prowadzenia badań

0,01

0,1

1

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

bezwymiarowy

wskaźnik

odkształcenia  [-]

C

k

=u

H

/

 [-]

osady glac.- Odra

osady zast.-Odra

osady glac.-San

Iły ziel.

Iły ziel (pasta)

Iły nadwęglowe

Iły podwęgl.

faza

nieustalona

badań

typu CRL

faza

ustalona

badań

typu

CRL



0.24

 = 0.1

dopuszczalne wartości  wg Lee

 > krytycz.

Smith & Wahls

Gorman

Lee

Sallfors

Wissa

 = t)

.

(H

2

/c

v

) = (

t)

.

t

(T=1)

C

CL

[-]

spodziewany zakres przyrostu
naprężeń w terenie

zalecana prędkość
badania

PRZYKŁADOWY
WSTĘPNY DOBÓR
PRĘDKOŚCI
OBCIĄŻNIA
w badaniu CRL

na podstawie

DOŚWIADCZALNEJ
CHARAKTERYSTKI
OSIAGANIA FAZY
USTALONEJ

w analizowanym
typie gruntów

Kryterium dla określania miarodajnej prędkości obciążenia w badaniach CL
są bezwymiarowe parametry: prędkości odkształcenia



oraz ciśnienia

wody w porach

C

CL

.

Stwierdzono liniową zależność tych parametrów w

przedziale fazy ustalonej.

Nachylenie linii  – C

CL

zależy od

czynników

strukturalnych oraz długości drogi drenażu .

Wykorzystanie parametrów: względnego czasu konsolidacji T

CL

, parametru

ciśnienia wody w porach C

CL

oraz ich teoretycznie wyprowadzonej,

modelowej zależności. Umożliwia ona wydzielenie faz badania oraz ocenę
zaawansowania procesu konsolidacji.

Badanie CRL wchodzi w fazę

ustaloną, gdy C

CL

< 0,24 a T

CL

> 2

Przeprowadzone analizy przebiegu konsolidacji typu CL wskazują na
kluczowe dla poprawnej interpretacji znaczenie wyróżniania

etapu

mobilizacji ciśnienia porowego

oraz

faz: nieustalonej i ustalonej.

Miarodajne wyniki otrzymuje się w fazie ustalonej – stąd niezbędne jest
rozpatrywanie przebiegu badania na tle zaawansowania procesu
konsolidacji CL

Zastosowana

prędkość obciążenia

wpływa znacząco na dystrybucję

ciśnienia porowego oraz silnie skorelowany z nią przebieg odkształcenia
osiowego próbki gruntu. Przy wyższych wartościach obciążenia oraz
zwiększonej

długości drogi drenażu

uzyskuje się wyższe wartości ciśnienia

porowego, a

granice faz

osiągane są później i przy wyższych wartościach

naprężenia.

Geologiczne warunki zastosowania
drenów (pali, sączków) piaskowych

3. Konsolidacja radialna

słabe podłoże w którym
wykonano pionowe dreny
piaskowe konsolidowane jest
poprzez obciążenie nasypem

Konsolidacja trójosiowa gruntu pod nasypem

Warstwa filtracyjna

Warstwa ściśliwa

Dreny piaskowe

Nasyp statyczny

2

2

2

2

z

u

c

r

u

r

r

u

c

t

u

v

h



































Równania konsolidacji przy radialnym drenażu
wód porowych

zapis we współrzędnych
prostokątnych

zapis we współrzędnych walcowych

Trójwymiarowa konsolidacja

iłu z sączkami piaskowymi

Określanie postępu U
konsolidacji radialnej

w zależności od:

• bezwymiarowego
czynnika czasu

•warunków drenażu

n = r

e

/ r

w

r

e – promień oddziaływania

drenu

r

w - promień pala

piaskowego

2

4

e

r

r

r

t

c

T





Promień
zastępczy
r

e

przy

rozstawie
drenów

w siatce
kwadratowej

„mijankow
o”

Nomogram do wymiarowania drenażu
pionowego

Średnia wartość stopnia konsolidacji
radialnej

)

(

8

1

n

f

T

r

r

e

U







gdzie:

2

e

h

r

D

t

c

T





Przy rozstawie drenów od 1 do 4 m i k

h

>k

v

lub k

h

= k

v









































2

4

1

1

1

4

3

)

ln(

1

)

(

2

2

2

n

n

n

n

n

n

f

d

D

n

e



D

e

– średnica strefy oddziaływania sączka,

[m]

D – średnica drenu piaskowego lub średnica
zastępcza geodrenu, [m]

Przy najczęściej stosowanym rozstawie
drenów od 1 do 4 m

i gdy

v

h

k

k 

decydujący jest przepływ w kierunku poziomym

Przy jednoczesnym odpływie wody w obydwóch
kierunkach uogólniony stopień konsolidacji U
oblicza się ze wzoru :

U = (U

v

+U

r

) - U

v

U

r